המכשיר ועיקרון הפעולה של הדיודה

דיודה היא התקן המוליך למחצה הפשוט ביותר שניתן למצוא על המעגל המודפס של כל מכשיר אלקטרוני כיום. בהתאם למבנה הפנימי ולמאפיינים הטכניים, דיודות מסווגות למספר סוגים: אוניברסלי, מיישר, דופק, דיודות זנר, דיודות מנהרה ו-varicaps. הם משמשים לתיקון, הגבלת מתח, איתור, אפנון וכו'. - בהתאם למטרה של המכשיר שבו הם משמשים.

הבסיס של הדיודה הוא p-n-צומתנוצר על ידי חומרים מוליכים למחצה עם שני סוגים שונים של מוליכות. שני חוטים מחוברים לקריסטל הדיודה הנקרא קתודה (אלקטרודה שלילית) ואנודה (אלקטרודה חיובית). ישנו אזור מוליכים למחצה מסוג p בצד האנודה ואזור מוליכים למחצה מסוג n בצד הקתודה. התקן דיודה זה נותן לו תכונה ייחודית - זרם זורם רק בכיוון אחד (קדימה), מאנודה לקתודה. לעומת זאת, דיודה הפועלת בדרך כלל אינה מוליכה זרם.

באזור האנודה (סוג p) נושאי המטען העיקריים הם חורים בעלי מטען חיובי, ובאזור הקתודה (סוג n) אלקטרונים בעלי מטען שלילי. מובילי הדיודה הם משטחי מתכת מגע אליהם מולחמים החוטים.

כאשר הדיודה מוליכה זרם בכיוון קדימה, זה אומר שהיא במצב פתוח. אם הזרם לא עובר דרך צומת p-n, אז הדיודה נסגרת. לפיכך, הדיודה יכולה להיות באחד משני מצבים יציבים: פתוחה או סגורה.

על ידי חיבור הדיודה במעגל מקור מתח DC, האנודה למסוף החיובי והקתודה למסוף השלילי, אנו מקבלים את ההטיה קדימה של צומת pn. ואם יתברר שמתח המקור מספיק (0.7 וולט מספיק לדיודה סיליקון), אז הדיודה תיפתח ותתחיל להוליך זרם. גודל הזרם הזה יהיה תלוי בגודל המתח המופעל ובהתנגדות הפנימית של הדיודה.

למה הדיודה נכנסה למצב מוליכה? כי עם הדלקה נכונה של הדיודה, האלקטרונים מאזור ה-n, תחת פעולת ה-EMF של המקור, מיהרו אל האלקטרודה החיובית שלה, אל החורים מאזור ה-p, אשר עוברים כעת אל האלקטרודה השלילית. של המקור, לאלקטרונים.

בגבול האזורים (בצומת p-n עצמו) בזמן הזה יש שילוב מחדש של אלקטרונים וחורים, בליעתם ההדדית. והמקור נאלץ לספק ברציפות אלקטרונים וחורים חדשים לאזור צומת p-n, ולהגדיל את הריכוז שלהם.

אבל מה אם הדיודה הפוכה, כשהקתודה למסוף החיובי של המקור והאנודה למסוף השלילי? חורים ואלקטרונים מתפזרים בכיוונים שונים - לכיוון הטרמינלים - מהצומת, ואזור מדולדל מנשאי מטען - מחסום פוטנציאלי - מופיע ליד הצומת. זרם הנגרם על ידי רוב נושאי המטען (אלקטרונים וחורים) פשוט לא יתרחש.

אבל גביש הדיודה אינו מושלם; בנוסף לנושאי המטען העיקריים, יש בו גם נושאי מטען מינוריים שייצרו זרם הפוך של דיודה זניח מאוד הנמדד במיקרואמפר. אבל הדיודה במצב זה סגורה מכיוון שצומת ה-p-n שלה מוטה לאחור.

המתח שבו הדיודה עוברת ממצב סגור למצב פתוח נקרא מתח הדיודה קדימה (ראה - פרמטרים בסיסיים של דיודות), שהיא בעצם מפל המתח על פני צומת p-n. ההתנגדות של הדיודה לזרם הקדמי אינה קבועה, היא תלויה בגודל הזרם דרך הדיודה והיא בסדר גודל של מספר אוהם. מתח הקוטביות ההפוכה שבו הדיודה נכבית נקרא מתח הפוך של דיודה. ההתנגדות ההפוכה של דיודה במצב זה נמדדת באלפי אוהם.

ברור שדיודה יכולה לעבור ממצב פתוח למצב סגור ולהיפך כאשר הקוטביות של המתח המופעל עליה משתנה. פעולת המיישר מבוססת על תכונה זו של הדיודה. אז במעגל AC סינוסואידי, הדיודה תוביל זרם רק במהלך חצי הגל החיובי ותיחסם במהלך חצי הגל השלילי.

ראה גם בנושא זה:מה ההבדל בין דיודות דופק למיישר